DE69113441T2 - Integriertes Adsorptionsverfahren zur Gewinnung von Wasserstoff und Kohlenwasserstoffen mittels Temperaturwechselschritt vor einem Druckwechselschritt. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft Adsorptionsverfahren und spezieller integrierte Verfahren unter Verwendung sowohl einer Temperaturwechseladsorption als auch einer Druckwechseladsorption zur Abtrennung relativ leichter Kohlenwasserstoffe von Gemischen derselben mit Wasserstoff und relativ schweren Kohlenwasserstoffen.
• Kohlenwasserstoffumwandlungsverfahren werden oftmals in Gegenwart von Wasserstoff durchgeführt. Dies geschieht aus verschiedenen Gründen, wie um die Verdampfung des Wasserstoffes zu unterstützen, um Wasserstoff zu liefern, der für die erwünschte Reaktion erforderlich ist, oder um die Lebensdauer des in der Reaktionszone verwendeten Katalysators zu verlängern. In vielen Fällen wird der Wasserstoff aus dem Reaktionszonenauslauf zurückgewonnen und rezirkuliert. Oftmals wird dieser Rückführwasserstoffstrom vor der Rückführung zu der Reaktionszone gereinigt. Bei einer anderen Arbeitsweise wird der Wasserstoff nicht zurückgeführt, oder dies geschieht, wenn er zurückgeführt wird, nur nach dem Durchgang durch andere Behandlungseinheiten oder Reinigungsstufen. Dies wird am üblichsten in Verfahren praktiziert, die nur kleinere Mengen an Wasserstoff verbrauchen oder Wasserstoff erzeugen. Diese schließen beispielsweise Isomerisierungsverfahren, Alkylierungs- und Dealkylierungsverfahren, Hydrier- und Dehydrierverfahren, Reformierverfahren und milde Entschwefelungs- oder Denitrifikationsverfahren ein.
• Es ist für Kohlenwasserstoffumwandlungsverfahren nicht unüblich, Ausläufe zu erzeugen, die danach in Kohlenwasserstoffprodukte getrennt werden müssen. Häufig erzeugen Kohlenwasserstoffumwandlungsverfahren leichte Kohlenwasserstoffe als Nebenprodukte, die aus dem Verfahren entfernt werden müssen, um eine Ansammlung zu vermeiden. Obwohl es möglich ist, das System zu spülen, um leichte Kohlenwasserstoffe zu entfernen, kann ein solches Arbei.ten infolge des Verlustes erwünschter Komponenten zusammen mit den Nebenprodukten unerwünscht sein. Somit ist es oftmals erwünscht, relativ leichte Kohlenwasserstoffe z. B. C&sub4;-, von relativ schwereren Kohlenwasserstoffen, z. B. C&sub5;+, und Wasserstoff, z. B. von einem Spülstrom oder von einem Kopfstrom einer Reaktorauslauftrenneinrichtung, zu trennen. Diese Trennungsart ist beispielsweise bei der thermischen Dealkylierung alkylaromatischer Kohlenwasserstoffe, wie zur Produktion von Benzol aus Toluol, erforderlich. Toluol ward in großen Mengen oftmals als das Nebenprodukt thermischer Krackverfahren, Extraktions-, Reformier- oder Isomerisierungsverfahren oder direkt aus Naphthafraktionen, die aus Erdöl oder Kohle stammen, erzeugt. Der Markt für Toluol kann jedoch beschränkt sein, und es kann einen wichtigen wirtschaftlichen Anreiz für seine Umwandlung in Benzol geben, da Benzol als ein Grundausgangsmaterial bei der Herstellung vieler Petrochemikalien benotigt wird. Verschiedene Trenntechniken zur Durchfuhrung solcher Trennungen wurden vorgeschlagen.
• Die US-A-4 058 452 betrifft die Dealkylierung aromatischer Kohlenwasserstoffe und beschreibt ein Verfahren, bei dem ein wasserstoffhaltiger Beschickungsstrom in einem Absorber gereinigt wird, um leichte Paraffine zu entfernen und einen wasserstoffreichen Gasstrom zu erzeugen, der durch die Reaktionszone auf einmal hindurchgeführt wird. Das durch Teilkondensation von dem Reaktionszonenausfluß abgetrennte Gas wird in eine Ausstreifvorrichtung als das Ausstreifmedium geführt, das benutzt wird, um die gleichen leichten Faraffine aus der in dem Absorber verwendeten Flüssigkeit zu entfernen.
• Eine Abtrennung ähnlichen Typs ist in der US-A-4 547 205 beschrieben, welche Verfahren zur Gewinnung von Wasserstoff und C&sub6;+ -Froduktkohlenwasserstoffen aus dem Ausflußstrom einer Kohlenwasserstoffumwandlungszone darlegt. Der Ausflußstrom wird teilweise kondensiert, um die Masse der schweren Kohlenwasserstoffe zu entfernen, die zu einer Fraktionierzone geschickt werden. Der restliche Dampf wird bis zu einem wesentlich höheren Druck komprimiert. Der Dampf geht dann in eine automatische Kühlzone, in welcher er durch indirekten Wärmetausch gegen schnellverdampfte Fließmittel gekühlt und teilweise kondensiert wird. Die noch unter Druck stehenden unkondensierten Verbindungen werden zu einer Druckwechseladsorptionszone überführt, welche ein Wasserstoffprodukt hoher Reinheit erzeugt.
• Sowohl Temperaturwechseladsorptionsverfahren (TSA) als auch Druckwechseladsorptionsverfahren (PSA) sind in der Technik für verschiedene Typen adsorptiver Trennungen allgemein bekannt. Allgemein benutzen TSA-Verfahren die Verfahrensschritte einer Adsorption bei einer niedrigen Temperatur, einer Regenerierung bei einer erhöhten Temperatur mit einem heißen Spülgas und einer anschließenden Abkühlung auf die Adsorptionstemperatur. Ein Verfahren zum Trocknen von Gasen, welches allgemein beispielhaft für TSA-Verfahren ist, ist in der US-A-4 484 933 beschrieben.
• PSA-Verfahren liefern ein Mittel für Adsorption, das keine Wärme für Regenerierung erfordert. Stattdessen erfolgt Regenerierung durch Reduzieren des Druckes in der Adsorberschicht bis unter den Druck, bei welchem die Adsorption erfolgte. Ein PSA-Verfahren schließt typischerweise die Stufen einer Adsorption bei einem erhöhten Druck, einer Desorption bei einem niedrigeren Druck und ein Wiederunterdrucksetzen bis zum Adsorptionsdruck ein. Die Verfahren schließen auch oftmals eine Spülstufe bei dem Desorptionsdruck ein, um die Desorption zu verbessern.
• Beispiele solcher PSA-Verfahren sind in der US-A-3 430 418 und in der US-A-3 986 849 beschrieben, worin Zyklen auf der Grundlage der Verwendung von Mehrbettsystemen im einzelnen offenbart sind. Wie allgemein bekannt und in diesen Patenten, auf deren vollständigen Inhalt hier Bezug genommen wird, beschrieben ist, wird das PSA Verfahren allgemein in einem schrittweisen Arbeitszyklus durchgefuhrt, der jedes Bett des FSA-Systems einschließt. Solche Zyklen beruhen gewöhnlich auf der Freisetzung von Hohlraumgas aus dem Produktende eines jeden Bettes in einer oder mehreren Gleichstromdruckentlastungsstufe(n) nach Beendigung der Adsorptionsstufe. In diesen Zyklen wird das abgegebene Gas typischerweise für Druckausgleich und für anschließende Spülstufen verwendet. Das Bett wird danach im Gegenstrom druckentlastet und oftmals gespült, um die selektiver adsorbierte Komponente des Gasgemisches von dem Adsorbens zu desorbieren und ein solches Gas vom Beschikkungsende des Bettes vor dem erneuten Unterdrucksetzen desselben bis zum Adsorptionsdruck zu entfernen.
• PSA-Verfahren wurden sowohl für Reinigungs- als auch für Massetrennungen verwendet. Einige PSA-Verfahren sind besonders gut geeignet, um ein einziges Produktgas hoher Reinheit, wie Wasserstoff, und ein Abgas, wie Brenngas, zu liefern. Von anderen PSA-Verfahren wurde berichtet, daß sie mehr als ein Gas von Produktqualität gewinnen. Dies ist oftmals erwünscht, wenn es zwei oder mehr erwünschte Komponenten in dem Beschickungsstrom gibt. Ein PSA- Verfahren ist in der US-A-4 813 980 beschrieben, die die Abtrennung von Wasserstoff und Kohlendioxid von Gemischen mit Methan und anderen leichten Gasen betrifft und zwei Gruppen von Adsorberbetten benutzt die in Reihe miteinander verbunden sind.
• Kombinierte TSA- und PSA-Verfahren wurden zur Entwässerung und Kohlendioxidentfernung, insbesondere bei der Reinigung von Luft und Naturgasströmen, vorgeschlagen. Die US- A-3 738 084 beschreibt ein Verfahren zur Adsorption von Feuchtigkeit und Kohlendioxid, welches TSA in einem Adsorber und sowohl PSA als auch TSA in einem anderen Adsorber verwendet. Die US-A-3 841 058 beschreibt ein Verfahren zur Reinigung von Naturgas oder dergleichen, um es für Verflüssigung geeignet zu machen. Die US-A-4 249 91 5 beschreibt ein Verfahren unter Verwendung sowohl von TSA als auch von PSA zur Entfernung von Feuchtigkeit und Kohlendioxid aus Luft.
• Obwohl integrierte TSA- und PSA-Verfahren für die Reinigung von Luft und leichtem Gas vorgeschlagen wurden, gibt es keine spezielle Richtung in den Offenbarungen dieser Verfahren wie relativ leichte Kohlenwasserstoffe von Gemischen mit Wasserstoff und relativ schweren Kohlenwasserstoffen abgetrennt werden können. Demnach besteht ein Bedarf für ein Verfahren, welches TSA- und PSA-Technologie benutzen kann, um diese Trennung zu bewirken.
• Ein Verfahren wird zur Trennung von relativ leichten Kohlenwasserstoffen von Gemischen mit Wasserstoff und relativ schweren Kohlenwasserstoffen vorgesehen, welches ein integriertes TSA- und PSA-Verfahren benutzt, in welchem relativ schwere Kohlenwasserstoffe anfangs in der TSA-Stufe adsorbiert und anschließend relativ leichte Kohlenwasserstoffe in der PSA-Stufe adsorbiert werden. Ein Wasserstoffstrom, welcher als ein Ausfluß aus dem Druckwechseladsorber entfernt wird, wird als ein Spülgas beim Desorbieren relativ schwerer Kohlenwasserstoffe aus dem Temperaturwechseladsorber verwendet, um einen Produktstrom zu liefern, der Wasserstoff und relativ schwere Kohlenwasserstoffe enthält und welcher in den meisten Fällen für eine Rückführung zu einer aufstromwärts gelegenen Umwandlungsstufe geeignet ist.
• Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung bekommt man ein integriertes TSA- und PSA-Verfahren zur Abtrennung von relativ leichten Kohlenwasserstoffen von einem Beschikkungsstrom, der Gemische hiervon mit Wasserstoff und relativ schweren Kohlenwasserstoffen enthält. Das Verfahren schließt die Schritte ein, in denen man
• a) den Beschickungsstrom durch eine erste Adsorptionszone führt, die festes Adsorbens enthält, das auf einer ausreichenden Temperatur und einem ausreichenden Druck gehalten wird, um wenigstens einen Teil der relativ schweren Kohlenwasserstoffe zu adsorbieren und einen Wasserstoff und relativ leichte Kohlenwasserstoffe umfassenden ersten Ausflußstrom zu erzeugen,
• b) den ersten Ausflußstrom durch eine zweite Adsorptionszone führt, die festes Adsorbens enthält, das auf einer ausreichenden Temperatur und einem ausreichenden Druck gehalten wird, um wenigstens einen Teil der relativ leichten Kohlenwasserstoffe zu adsorbieren und einen Wasserstoff umfassenden zweiten Ausflußstrom zu bilden,
• c) wenigstens einen Teil des zweiten Ausflußstromes auf eine ausreichende Temperatur erhitzt, um wenigstens einen Teil der relativ schweren Kohlenwasserstoffe von dem in Stufe a) erzeugten angereicherten Adsorbens zu desorbieren, und den erhitzten Anteil zu der ersten Adsorptionszone und in Kontakt mit wenigstens einem Teil des mit relativ schwerem Kohlenwasserstoff angereicherten Adsorbens, das darin erzeugt wurde, bei solchermaßen wirksamen Desorptionsbedingungen führt, um einen ersten die relativ schweren Kohlenwasserstoffe und Wasserstoff umfassenden Desorptionsausflußstrom zu erzeugen, und
• d) wenigstens einen Teil des in der Stufe b) gebildeten an relativ leichtem Kohlenwasserstoff angereicherten Adsorbens durch Reduzieren des darin gehaltenen Druckes bis zu einem ausreichenden Druck, um wenigstens einen Teil der relativ leichten Kohlenwasserstoffe davon zu desorbieren und einen zweiten, die relativ leichten Kohlenwasserstoffe umfassenden Desorptionsausfluß zu bilden, regeneriert.
• Nach einem anderen speziellen Aspekt der vorliegenden Erfindung erhält man den Beschikkungsstrom zu der ersten Adsorptionszone durch Kühlen eines Wasserstoff, C&sub1;-C&sub5;-Kohlenwasserstoffe und C&sub6;+-Kohlenwasserstoffe enthaltenden Ausflußstromes aus einem Kohlenwasserstoffumwandlungsverfahren auf eine ausreichende Temperatur, um einen flüssigen Kondensatstrom zu kondensieren, der einen Teil der C&sub6;+-Kohlenwasserstoffe umfaßt, und um einen Dampfkopfstrom zu bilden, der Wasserstoff, eine C&sub1;-C&sub5;-Kohlenwasserstofffraktion und eine G&sub6;+-Kohlenwasserstofffraktion umfaßt und diesen Beschickungsstrom bildet.
• Fig.1 erläutert ein Fließschema, welches das Verfahren der vorliegenden Erfindung benutzt.
• Fig. 2 erläutert das Verfahren der vorliegenden Erfindung in Anwendung auf ein Wasserstoff verbrauchendes Verfahren.
• Fig. 3 erläutert die Verfahren der vorliegenden Erfindung in Anwendung auf ein Wasserstoff erzeugendes Verfahren.
• Das Verfahren der vorliegenden Erfindung ist dazu bestimmt, mit Beschickungsströmen praktiziert zu werden, die Wasserstoff, relativ leichte Kohlenwasserstoffe und relativ schwere Kohlenwasserstoffe umfassen. Nach einer Ausführungsform schließen "leichte Kohlenwasserstoffe" Kohlenwasserstoffe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen je Molekül und die "schweren Kohlenwasserstoffe" Kohlenwasserstoffe mit 6 bis 20 Kohlenstoffatomen je Molekül, vorzugsweise mit 6 bis 1 2 Kohlenstoffatomen je Molekül und am meisten bevorzugt mit 6 bis 9 Kohlenstoffatomen je Molekül, ein. Je nach der speziellen Anwendung können Kohlenwasserstoffe mit 5 Kohlenstoffatomen je Molekül entweder als leichte oder als schwere Kohlenwasserstoffe eingestuft weren. Es ist verständlich, daß zwar im allgemeinen relativ leichte Kohlenwasserstoffe in dem Temperaturwechseladsorber, d. h. der ersten Adsorptionszone, adsorbiert werden und relativ leichte Kohlenwasserstoffe in dem Druckwechseladsorber, d. h. der zweiten Adsorptionszone, adsorbiert werden, aber Fälle vorliegen können, in denen es erwünscht ist, einige relativ leichte Kohlenwasserstoffe in dem Temperaturwechseladsorber zu adsorbieren oder einige relativ schwere Kohlenwasserstoffe in dem Druckwechseladsorber zu adsorbieren. Wie dem Fachmann bekannt ist, wird auch erwartet, daß eine bestimmte Menge an gemeinsamer Adsorption bezüglich der Verbindungen auftritt. Besonders evident ist die gemeinsame Adsorption von relativ leichten Kohlenwasserstoffen in dem Temperaturwechseladsorber zusammen mit relativ schweren Kohlenwasserstoffen.
• Die relative Menge jeder Beschickungsstromkomponente ist nicht kritisch für die Durchführung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung. Allgemein ist es erwünscht, genügend Wasserstoff zu haben, um schwere Kohlenwasserstoffe effizient von dem Temperaturwechseladsorber zu desorbieren. Das Molverhältnis von Wasserstoff zu relativ schwerem Kohlenwasserstoff wird vorzugsweise bei wenigstens 1, stärker bevorzugt bei wenigstens 5 und am meisten bevorzugt bei wenigstens 10 liegen. Wenn erforderlich, können kleinere Wasserstoffmengen verwendet und durch Steigerung der Adsorbensmenge in dem Temperaturwechseladsorber oder durch Steigerung der Desorptionstemperatur kompensiert werden. Solche Einstellungen sind dem Fachmann bekannt und brauchen hier nicht weiter diskutiert zu werden. Typischerweise wird der Beschickungsstrom vor dem Eintritt in den Temperaturwechseladsorber gekühlt und teilweise kondensiert, um etwas der relativ schweren Kohlenwasserstoffe zu entfernen. Solche teilweise kondensierten Beschickungsströme enthalten typischerweise weniger als 5 mol-% relativ schwerer Kohlenwasserstoffe. Eine für die Behandlung nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung geeignete typische Beschickungsstromzusammensetzung würde 1 bis 20 mol-% relativ schwere Kohlenwasserstoffe, 10 bis 70 mol-% relativ leichte Kohlenwasserstoffe und 20 bis 90 mol-% Wasserstoff enthalten.
• Das Verfahren der vorliegenden Erfindung kann unter Verwendung irgendeines geeigneten Adorbensmaterials in der ersten und zweiten Adsorptionszone durchgeführt werden, das die erwünschte Selektivität für die relativ leichten und relativ schweren Kohlenwasserstoffe in dem Beschickungsstrom hat. Geeignete Adsorbentien, die in der Technik bekannt und im Handel erhältlich sind, schließen kristalline Molekularsiebe, aktivierte Kohle, aktivierten Ton, Kieselgele, aktivierte Aluminiumoxide und dergleichen ein. Die Molekularsiebe schließen beispielsweise die verschiedenen Formen von Silicoaluminophosphaten und Aluminophosphaten ein, die in den US-A-4 440 871, US-A-4 310440 und US-A-4 567 027 beschrieben sind, sowie auch zeolithische Molekularsiebe
• Zeolithische Molekularsiebe in der calcinierten Form können durch die allgemeine Formel
• Me&sub2;O : Al&sub2;O&sub3; : xSiO : yH&sub2;O
• wiedergegeben werden, worin Me ein Kation ist, x einen Wert von 2 bis unendlich hat, n die Kationwertigkeit ist und y einen Wert von 2 bis 10 hat.
• Typische bekannte Zeolithe, die verwendet werden können, schließen Chabazit, der auch als Zeolith D bezeichnet wird, Clinoptilolit, Erionit, Faujasit, der auch als Zeolith X und Zeolith Y bezeichnet wird, Ferrierit, Mordenit, Zeolith A und Zeolith P ein. Andere für die Verwendung nach der vorliegenden Erfindung geeignete Zeolithe sind jene mit einem hohen Kieselsäuregehalt, d. h. jene, die Verhältnisse von Siliciumdioxid zu Aluminiumoxid größer als 10 und typischerweise größer als 100 haben. Ein solcher Zeolith mit hohem Siliciumdioxidgehalt ist Silicalit, wobei der hier verwendete Begriff sowohl den in der US-A-4 061 724 beschriebenen Silicapolymorph als auch den in der US-A-4 073 865 beschriebenen F-Silicalit einschließt.
• Detaillierte Beschreibungen einiger der oben bezeichneten Zeolithe finden sich in D. W. Breck, Zeolite Molecular Sieves, John Wiley and Sons, New York, 1974. Die oben zitierten Patente enthalten weitere Information bezüglich verschiedener bekannter für TSA- und PSA- Verfahren verwendeter Adsorbentien die für die Verwendung bei der Durchführung der Erfindung geeignet sind.
• Bei Verwendung von kristallinen Molekularsieben ist es oftmals erwünscht, daß das Molekularsieb mit einem Bindemittel agglomeriert wird, um zu gewährleisten, daß das Adsorbens geeignete physikalische Eigenschaften hat. Obwohl es verschiedene verfügbare synthetische und natürlich vorkommende Bindemittelmaterialien gibt, wie Metalloxide, Tone, Kieselsäuren, Aluminiumoxide, Kieselsäure-Aluminiumoxide, Kieselsäure-Zirkonoxide, Kieselsäure-Thoriumoxide, Kieselsäure-Berylliumoxide, Kieselsäure-Titanoxid, Kieselsäure-Aluminiumoxid-Thoriumoxide, Kieselsäure-Aluminiumoxid-Zirkoniumoxide, Gemische derselben und dergleichen, sind Bindemittel vom Tontyp bevorzugt. Beispiele von Tonen, die verwendet werden können, um das Molekularsieb zu agglomerieren, ohne die adsorptiven Eigenschaften des Zeoliths wesentlich zu verändern, sind Attapulgit, Kaolin, Volclay, Sepiolit, Polygorskit, Kaolinit, Bentonit, Montmorillonit, Illit und Chlorit. Die Auswahl eines geeigneten Bindemittels und die zum Agglomerieren der Molekularsiebe verwendeten Methoden sind dem Fachmann allgemein bekannt und brauchen hier nicht weiter beschrieben zu werden.
• In der ersten Adsorptionszone gibt es wenigstens zwei Adsorberbetten, die einen Temperaturzyklus zwischen Adsorptions- und Regenerier- (d. h. Desorptions-)-Stufen haben. Die Temperatur- und Druckbedingungen in den Adsorptionsbetten und sonstwo in dem Adsorptionssystem sind jene, die man allgemein als geeignet in anderen Temperaturwechselverfahrenschemata findet, wenn man der Natur des Beschickungsstromes Rechnung trägt. Während der Adsorptionsstufe wird, wenn der Beschickungsstrom durch einen Primäradsorber geführt wird, um selektiv schwere Kohlenwasserstoffe zu adsorbieren und zu entfernen, die Temperatur des Beschickungsstromes allgemein unter 66 ºC (150 ºF) und vorzugsweise zwischen -18 und 38 ºC (0 bis 100 ºF) und stärker bevorzugt zwischen 4 und 38 ºC (40 bis 100 ºF) gehalten, um die Kohlenwasserstoffbeladung zu verbessern. Bei Temperaturen unter -16 ºC (4 ºF) kann eine Verfestigung bestimmter Kohlenwasserstoffe, z. B. von Benzol, eintreten. Auch wird der Druck in dem Adsorber vorzugsweise wenigstens 1 at (101 kPa) sein und kann vorteilhafterweise höher sein, wenn der Partialdruck der schweren Kohlenwasserstoffe des Beschickungsstromes niedrig ist, um den Kohlenwasserstoffdruck über dem Adsorbens zu erhöhen und die resultierende Beladung an schwerem Kohlenwasserstoff zu steigern. Vorzugsweise liegt der Druck in der ersten Adsorptionszone im Bereich von 689 bis 6890 kpa (100 bis 1000 psia). Der Drucksteigerungsgrad über 1 at (101 kPa) und die Temperaturbedingungen werden in bezug aufeinander unter Bezug auf den Beschickungsstrom gesteuert, um ein Arbeiten in der Dampfphase mit der Effizienz der in der Technik bekannten Weise aufrechtzuerhalten.
• Während der Regenerierung oder Desorption eines Adsorberbettes in der ersten Adsorptionszone wird das Spülgas typischerweise auf signifikant höhere Temperaturen als die Temperatur der Adsorbensmasse erhitzt, um die Gleichgewichtsbeladung an relativ schwerem Kohlenwasserstoff zu senken und die Desorption und ein Ausspülen der relativ schweren Kohlenwasserstoffe (und anderer Verunreinigungsadsorbate) aus dem Bett zu erleichtern. Im allgemeinen ist die Menge an erforderlichem Spülgas um so geringer, je höher die Spülgastemperatur ist, obwohl Faktoren, wie hydothermaler Mißbrauch des Adsorbens und höhere Wärmeenergieverluste infolge unpassender Unterschiede zwischen inneren und äußeren Bettemperaturen, vom Fachmann in Betracht gezogen werden. Für Zwecke der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt daß die Desorptionstemperatur 38 bis 316 ºC (100 bis 600 ºF) beträgt. Es ist weiterhin bevorzugt daß die Temperatur 38 bis 177 ºC (100 bis 350 ºF) beträgt wenn das Adsorbat in diesem Temperaturbereich ausreichend desorbierbar ist. Sonst ist es bevorzugt daß die Temperatur 149 bis 316 ºC (300 bis 600 ºF) beträgt wenn das Adsorbat schwierig zu desorbieren ist. Es ist nicht erforderlich, daß das Spülgas über die ganze Zeitdauer der heißen Spülregenerierung erhitzt wird, da die Wärme der regenerierten Adsorbensmasse am Eingangsende des Bettes während der Regenerierung selbst mit unerwärmtem ankommendem Spülgas übertragen werden kann. Routineberechnungen können im Hinblick auf irgendein bestimmtes Verfahrenssystem vom Fachmann leicht durchgeführt werden, um geeignete Verfahrensbedingungen zu ermitteln. Der Fachmann kann auch indirekte Erwärmungsmethoden, wie Heizwicklungen in Betten anstelle von oder zusätzlich zu dem Spülgas verwenden. Nach der Regenerierung wird die erste Adsorptionszone auf die Adsorptionstemperatur mit Methoden gekühlt, die dem Fachmann bekannt sind, wie beispielsweise, aber nicht ausschließlich durch Hindurchführen eines kühlenden Stromes, z. B. von gekühltem Spülgas oder durch Hindurchführen des Beschickungsstromes. Die erste Adsorptionszone kann gegebenenfalls zusätzlich durch Reduzieren des Druckes darin, d. h. PSA, regeneriert werden. Eine solche Druckreduktion kann entweder vor, nach oder gleichzeitig mit der thermischen Regenerierung erfolgen.
• Der Adsorptionsstufenausfluß aus der ersten Adsorptionszone wird zu einer zweiten Adsorptionszone geschickt, die wenigstens drei Adsorberbehälter umfaßt, von denen jeder auf zyklischer Grundlage hoher Druckadsorption, gegebenenfalls Gleichstromdruckentlastung zu (einem) mittleren Druckwert(en) und Freigabe von Hohlraumgas aus dem Produktende des Bettes, Gegenstromdruckentlastung zu einem niedrigeren Desorptionsdruck unter Freigabe von desorbiertem Gas von dem Beschickungsende des Bettes mit oder ohne Spülung des Bettes und Wiederunterdrucksetzen auf höheren Adsorptionsdruck unterzogen wird. Natürlich kann der Adsorptionszyklus in der zweiten Adsorptionszone zusätzliche in PSA bekannte Stufen umfassen, wie Gleichstromdruckentlastungsstufen oder Gleichstromaustauschstufen, wie sie in der PSA-Technik bekannt sind. Es ist zu verstehen, daß der Ausdruck "Gegenstrom" bedeutet, daß die Gasflußrichtung durch die Adsorptionszone, d. h. das Adsorberbett, im Gegenstrom zu der Richtung des Beschickungsstrom-Gasflusses ist. Ähnlich bedeutet der Ausdruck "Gleichstrom" einen Fluß in der gleichen Richtung wie der Gasfluß des Beschikkungsstromes.
• Obwohl der Ausfluß aus der ersten Adsorptionszone direkt zu der zweiten Adsorptionszone geführt werden kann, ist es gelegentlich erwünscht, den Ausfluß aus der ersten Adsorptionszone durch indirekten Wärmetausch mit dem Beschickungsstrom zu der ersten Adsorp tionszone zu erhitzen und dabei den Beschickungsstrom zu der ersten Adsorptionszone teilweise zu kuhlen. Eine solche Kuhlung des Beschickungsstromes zu der ersten Adsorptionszone verbessert die Leistungen des Temperaturwechselzyklus durch Steigerung der delta- Temperatur zwischen Adsorption und Desorption. Vorzugsweise wird die zweite Adsorptionszone in einem Druckbereich von 689 bis 6890 kPa (100 bis 1000 psia) während der Adsorption und bei 101 bis 1379 kpa (14,7 bis 200 psia) während der Gegenstromdruckentlastung gehalten. Wenn Gleichstrom-Zwischendruckentlastungsstufen oder Ausgleichsstufen verwendet werden, wird der Druck am Ende dieser Stufen zwischen den Drücken der Adsorption und Gegenstromdruckentlastung liegen. Vorzugsweise liegt die Temperatur in der zweiten Adsorptionszone bei -17,8 bis 48,9 ºC (0 bis 120 ºF) während des gesamten Druckwechselzyklus, obwohl Temperaturen außerhalb des Bereiches je nach der speziellen durchzuführenden Trennung verwendet werden können.
• Ein wichtiger Aspekt der TSA- und PSA-Integrierung der vorliegenden Erfindung besteht in der Benutzung wenigstens eines Teils des Ausflußstromes der zweiten Adsorptionsstufe, vorzugsweise des gesamten Ausflusses, den man aus der zweiten Adsorptionszone (PSA) erhält, zum Spülen des angereicherten Adsorbens während der Regenerierstufe in der ersten Adsorptionszone (TSA). Diese Ausgestaltung ist besonders brauchbar, wenn es erwünscht ist, relativ leichte Kohlenwasserstoffe aus einem Beschickungsstrom zu entfernen, der Wasserstoff, relativ leichte Kohlenwasserstoffe und relativ schwere Kohlenwasserstoffe umfaßt. Um außerdem ein wirksames Mittel zur Regenerierung des in der ersten Adsorptionszone verwendeten Adsorbens zu bekommen, ergibt die Verwendung des Ausflusses der zweiten Adsorptionszone eine Wiedervereinigung des Wasserstoffstromes mit den relativ schweren Kohlenwasserstoffen. Oftmals ist es bei Kohlenwasserstoffverarbeitung erwünscht, die Fraktion relativ leichten Kohlenwasserstoffes, die beispielsweise gekrackte Gase usw. umfassen kann, die sich sonst ansammeln würden, abzuweisen.
• Das Verfahren der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben, die verschiedene Aspekte der vorliegenden Erfindung erläutert. Der Fachmann wird erkennen, daß diese Verfahrens-Fließschemata durch Weglassen vieler notwendiger Stücke der Verfahrensanlage vereinfacht wurden.
• Fig. 1 erläutert ein Verfahrensfließschema, das verwendet werden kann, um relativ leichte Kohlenwasserstoffe, z. B. Methan, von Wasserstoff und relativ schweren Kohlenwassersloffen, z. B. Benzol, zu trennen. Eine solche Trennung ist in Verfahren zur thermischen Hydrodealkylierung (THDA) von Toluol unter Erzeugung von Benzol erwünscht, wo Wasserstoff und Toluol zu einem thermischen Reaktor geführt werden, um Benzol und Methan zu erzeugen. Die US-A-4 058 452 beschreibt Verfahren zur Dealkylierung alkylaromatischer Kohlenwasserstoffe, und hierauf wird Bezug genommen. Oftmals gibt es eine signifikante Spülung des Wasserstoff und Methan enthaltenden Reaktorausflußabgases, um eine Ansamm- lung von Methan zu verhindern. Das Verfahren der vorliegenden Erfindung kann verwendet werden, um Methan aus diesem Strom zu entfernen.
• Unter Bezugnahme auf Fig. 1 wird ein Beschickungsstrom, der etwa 60 mol-% Wasserstoff, 2 mol-% Benzol und 38 mol-% Methan enthält, über Leitung 1 mit einem Druck von 2965 kpa (430 psia) bei einer Temperatur von 40 ºC (104 ºF) zu einem Wärmetauscher 101 geführt, worin er durch indirekten Wärmetausch mit einem Adsorptionsausfluß, der durch eine Leitung 6 geführt wird, gekühlt wird, und über Leitung 2 zu einem Kühler 102 überführt, worin er weiter auf 4,4 ºC (40 ºF) abgekühlt wird. Der gekühlte Beschickungsstrom wird über Leitung 3 zu einer Schnellverdampfungskammer 103 geführt, um eine Benzol umfassende, über Leitung 4 gewonnene flüssige Phase und eine Wasserstoff, Methan und Restbenzol umfassende Dampfphase, die über Leitung 5 geht, zu bekommen.
• Es ist auch zu verstehen, daß es nicht erforderlich ist, den Beschickungsstrom zu kühlen und einer Schnellverdampfung zu unterziehen, d. h. Leitung 1, bevor er zu der ersten Adsorptionszone geführt wird. Eine solche Kühlung kann jedoch vorteilhaft sein, da sie etwas von dem Benzol entfernt und so die Größe der ersten Adsorptionszone reduziert, worin sonst die Adsorption des entfernten Benzols stattfinden würde. Weiterhin senkt sie die Temperatur des Beschickungsstromes zu der ersten Adsorptionszone, was den Temperaturunterschied zwischen der Adsorptionsstufe und der Regenerierstufe erhöhen kann und die Kapazität der ersten Adsorptionszone wirksam steigern kann.
• Die erste Adsorptionszone enthält wenigstens zwei Adsorberbetten, d. h. Adsorberbetten 104 und 107, von denen jedes ein geeignetes Adsorbens zum Adsorbieren von Benzoi enthält, z. B. Aktivkohle, obwohl der Fachmann auf diesem Gebiet erkennen wird, daß auch mehr als zwei Adsorberbetten sowie kompliziertere Adsorptionszyklen angewendet werden können. Ein an Benzol verarmter Aufluß der ersten Adsorptionszone wird aus dem Adsorber 104 über Leitung 6 abgezogen und geht zu dem Wärmetauscher 101, wie oben beschrieben, wo er auf etwa 34,4 ºC (94 ºF) erwärmt wird, bevor er zu der zweiten Adsorptionzone 105 über Leitung 7 geht. Gegebenenfalls kann die Erwärmungsstufe weggelassen werden und der Ausfluß direkt zu der zweiten Zone gehen.
• Die zweite Adsorptionszone 105 enthält wenigstens drei Adsorberbetten und gegebenenfalls mehr Adsorberbetten, welche ein geeignetes Adsorbens zum Adsorbieren von Methan enthalten, z. B. Aktivkohle. Ein an Methan verarmter Ausfluß der zweiten Adsorptionszone wird über Leitung 8 entfernt und geht zu einem Wärmetauscher 106, worin er auf eine Temperatur von 121 ºC (250 ºF) erwärmt wird, und über Leitung 9 zu dem Adsorber der ersten Zone 107, um diesen Adsorber 107 zu erwärmen und zu spülen und adsorbiertes Benzol zu desorbieren.
• Es ist zu verstehen, daß der Adsorber 107 vorher mit Benzol in der in bezug auf Adsorber 104 beschriebenen Weise beladen wurde. Die in jedem Adsorber zu adsorbierende Benzolmenge kann von einem Fachmann in Abhängigkeit von den erwünschten Produktreinheiten bestimmt werden. Beispielsweise kann es in einigen Fällen erwünscht sein, etwas Benzol in den Adsorptionsausfluß der ersten Zone eluieren zu lassen, um ein Benzolprodukt hoher Reinheit zu gewährleisten. In anderen Fällen kann es erwünscht sein, die Adsorptionsstufe vor dem Durchbruch des Benzols anzuhalten und einen Teil des Methans in der ersten Adsorptionszone zurückzuhalten. In solchen Fällen kann ein Fachmann eine geeignete Kombination von Adsorbentien verwenden, um das erwünschte Ergebnis zu erzielen.
• Der Wasserstoff und Benzol umfassende Produktstrom wird über Leitung 11 aus dem Adsorber 107 abgezogen. Beispielsweise in einem THDA-Verfahren kann dieser Strom zu dem THDA-Reaktor ohne weitere Trennung zurückgeführt und für weitere Verarbeitung benutzt werden. Stattdessen kann das Benzol mit herkömmlichen Mitteln abgetrennt und der Wasserstoff zu dem Reaktor zurückgeführt werden. Nachdem die Benzoldesorption während einer Zeitdauer aus dem Adsorber 107 vorangeschritten ist, wird der Adsorptionsausfluß der zweiten Zone um den Wärmetauscher 106 über Leitung 10 umgeleitet, um den Adsorber 107 etwa auf die Adsorptionsausflußtemperatur der zweiten Zone herabzukühlen. Während einer solchen Kühlung tritt etwas zusätzliche Benzoldesorption auf. Die Bestimmung, wann der Spülstrom um den Wärmetauscher 106 zum Kühlen des Adsorbers 107 umgelenkt werden soll, hängt von Verfahrensbetrachtungen ab, die dem Fachmann bekannt sind. Endkühlung auf die Adsorptionstemperatur erfolgt, indem man den gekühlten Beschickungsstrom während der Adsorptionsstufe hindurchführt.
• In den Adsorberbetten in der zweiten Adsorptionszone adsorbiertes Methan wird durch Reduzieren des Druckes bis nahe Atmosphärendruck desorbiert. Eine Reihe von Gleichstromzwischendruckentlastungsstufen und Ausgleichsstufen wird gegebenenfalls verwendet, um die Wasserstoffgewinnung in der zweiten Adsorptionszone vor den Druckentlastungs- und Spülendstufen zu verbessern. Solche Stufen sind in der Technik bekannt und brauchen hier nicht weiter diskutiert zu werden.
• Fig. 2 erläutert eine Integrierung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung in ein Dealkylierungsverfahren, z. B. in thermische Hydrodealkylierung, wie sie in der oben erwähnten US-A-4 058 452 beschrieben ist. Die in Fig. 2 erläuterte Gestaltung ist besonders brauchbar, wenn der Wasserstoffbeschickungsstrom leichte Kohlenwasserstoffverunreinigungen, wie Methan bis Butan, enthält. Ein alkylaromatischer Kohlenwasserstoffe umfassender Beschickungsstrom wird über Leitung 20 in Kombination mit einem Wasserstoffstrom 38 in das Verfahren eingeführt, dessen Quelle nachfolgend definiert ist, und zu einem Wärmetauscher 201 für ein Vorerhitzen über Leitung 21 geleitet. Der vorerhitzte Strom geht über Leitung 22 zu dem Ofen 202 und dann zu dem Reaktor 203 über Leitung 23. Das Reaktionssystem ist in der oben erwähnten US-A-4 058 452 beschrieben. Wenn thermische Hydrodealkylierung angewendet wird, umfaßt der Reaktor allgemein einen vertikalen zylindrischen Behälter mit einem Einlaß an der Spitze. Dieser Behälter wird kein Material enthalten, das zum Arbeiten als ein Katalysator ausgewählt oder bestimmt ist. Nichtsdestoweniger können die in dem Reaktor verwendeten Materialien etwas katalytische Aktivität bei den hohen Temperaturen haben, die in dieser Zone verwendet werden. Es ist bevorzugt daß die obere Hälfte bis zu zwei Dritteln der Reaktionszone im wesentlichen leer sind und daß der restliche Teil der Zone ein Mittel zur Erzeugung von idealer Strömung enthält, wie inerte Keramikkugeln, vertikale Prallwände usw. Thermische Hydrodealkylierungsbedingungen schließen allgemein eine Temperatur von 593 bis 816 ºC (1100 bis 1500 ºF) oder höher und einen Druck von 2171 bis 5619 kPa (300 bis 800 psig) ein. Die Verweilzeit des Beschickungsstromes in der Reaktionszone sollte in dem breiten Bereich von 4 bis 60 sec liegen, wobei 12 bis 30 sec bevorzugt sind. Ein Verhältnis von Wasserstoff zu C&sub6;+ -Kohlenwasserstoff von wenigstens 2 und vorzugsweise 4 bis 8 wird in der Reaktionszone aufrechterhalten. Die Reaktionszone sollte in einer Weise betrieben werden, die die Temperatursteigerung in der Reaktionszone auf weniger als 111 ºC (200 ºF) und vorzugsweise im Bereich von 55,6 bis 97,2 ºC (100 bis 175 ºF) begrenzt.
• Bei der katalytischen Hydrodeakylierung von Alkylaromaten schließt die bevorzugte Bedingung einen Druck von 2171 bis 6890 kPa (300 bis 1000 psig) und eine Temperatur von 482 bis 816 ºC (900 bis 1500 ºF) ein. Im wesentlichen jeder Katalysator, der die erwünschte Reaktion ablaufen lassen kann, ist für die Verwendung gemäß der vorliegenden Erfindung geeignet. Ein geeigneter Katalysator umfaßt ein Oxid eines Metalles der Gruppe VIB des Periodensystems, wie Chrom, Molybdän oder Wolfram, auf einem hitzebeständigen anorganischen Oxid, vorzugsweise Aluminiumoxid. Andere Metalle, die auf dem Katalysator benutzt werden können, schließen jene der Gruppe VIII des Periodensystems ein, wie Platin, Nickel, Eisen und Kobalt, und auch Rhenium und Mangan. Ein besonders bevorzugter Katalysator umfaßt mit einem Aluminiumoxid mit großer Oberfläche vereinigtes Chrom, wobei das Chrom in einer Menge von 10 bis 20 Gew.-% Chromoxid, bezogen auf das Aluminiumoxid, vorliegt. Der Beschickungsstrom sollte mit einer stündlichen Flüssigkeitsraumgeschwindigkeit von 0,5 bis 5,0 h&supmin;¹ zugeführt werden, wobei ein Verhältnis von Wasserstoff zu Kohlenwasserstoff von 5 : 1 bis 15 : 1 in der Reaktionszone aufrechterhalten wird.
• Der Reaktorausfluß wird über Leitung 24 abgezogen und für ein teilweises Kühlen desselben zu dem Wärmetaucher 201 geführt und über Leitung 25 zu dem Wärmetauscher 204 für sein weiteres Kühlen überführt. Der gekühlte Reaktorausfluß geht über Leitung 26 zu einer Schnellverdampfungskammer 205, worin ein flüssiges Aromatenprodukt über Leitung 39 abgezogen wird und eine Wasserstoff, C&sub1;-C&sub4;-Kohlenwasserstoffe und aromatische Kohlenwasserstoffe umfassende Dampfphase über Leitung 27 abgezogen wird. Die Dampfphase, d. h. Leitung 27, geht zu einem Adsorber 206 der ersten Zone in einer ersten Adsorptionszone, worin die aromatischen Kohlenwasserstoffe adsorbiert werden.
• Ein Adsorptionsausfluß der ersten Zone, der Wasserstoff und C&sub1;-C&sub4;-Kohlenwasserstoffe umfaßt, wird über Leitung 28 abgezogen und mit einem unreinen Wasserstoffbeschickungsstrom über Leitung 29 vereinigt. Der vereinigte Beschickungsstrom geht über Leitung 30 zu der zweiten Adsorptionszone 207, d. h. der PSA-Zone, worin der Beschickungsstrom in einen C&sub1;-C&sub4;-Kohlenwasserstoff enthaltenden, über Leitung 31 abgezogenen Brenngasstrom und einen über Leitung 32 abgezogenen Wasserstoffproduktstrom getrennt wird. Der Wasserstoffproduktstrom geht zu einem Wärmetauscher 208 zum Erhitzen auf die erwünschte Desorptionstemperatur und über Leitung 33 zu dem Adsorber 209 der ersten Adsorptionszone, die einer Desorption unterzogen wird. Eine Leitung 34 liefert eine Umgehung um den Wärmetauscher 208 zum Kühlen der Adsorber 206 und 209. Der Desorptionsausflußstrom aus dem Adsorber 209, welcher Wasserstoff und aromatische Kohlenwasserstoffe umfaßt, geht über Leitung 35 zu dem Kondensor 210 und dann zu einer Schnellverdampfungskammer 211 über Leitung 36. Ein flüssiges Aromatenprodukt wird über Leitung 37 abgezogen und mit Leitung 39 vereinigt um eine Produktleitung 40 zu ergeben. Ein wasserstoffreicher Strom wird über Leitung 38 abgezogen und mit dem Alkylaromatenbeschickungsstrom, Leitung 20, wie oben beschrieben, vereinigt.
• Fig. 3 erläutert ein Fließschema, bei dem die vorliegende Erfindung mit einem Verfahren zur Dehydrocyclodimerisierung von Propan und Butan enthaltenden Beschickungsströmen unter Erzeugung eines aromatische Kohlenwasserstoffe enthaltenden Produktes integriert ist. Ein Dehydrocyclodimerisierungsverfahren ist in der US-Patentschrift 4 547 205 beschrieben, die ein Verfahren zur Gewinnung von Wasserstoff und C&sub6;+-Kohlenwasserstoffen aus einem Ausflußstrom einer Kohlenwasserstoffumwandlungszone betrifft.
• Unter Bezugnahme auf Fig. 3 wird ein Propan und Butan umfassender Beschickungsstrom über Leitung 51 in das Verfahren eingeführt und mit weiterem Propan und Butan aus einer Leitung 60 vereinigt, deren Quelle nachfolgend definiert ist. Der vereinigte Strom geht zu einem Wärmetauscher 301 über Leitung 52 und dann zu einem Ofen 203 über Leitung 53, um erhitzt zu werden. Der erhitzte Strom geht zu einem Reaktor 303, wo über Leitung 54 die Umwandlung stattfindet. Die Einzelheiten der Reaktion kann man in der oben erwähnten US- A-4 547 205 finden.
• Allgemein umfaßt das Reaktorsystem einen Fließbett-Radialfluß-Mehrstufenreaktor, wie er in den US-A-3 652 231, US-A-3 692 496, US-A-3 706 536, US-A3 785 963, US-A-3 825 116, US-A-3 839 196, US-A-3 839 195, US-A-3 854 887, US-A-3 856 662, US-A-3 918 930, US-A-3 981 824, US-A-4 094 814, US-A-4 110 091 und US-A-4 403 909 beschrieben ist. Diese Patente beschreiben auch Katalysatorregeneriersysteme und verschiedene Aspekte von Fließbettkatalysatorbetrieb und Anlagen. Dieses Reaktorsystem wurde gewerblich zum Reformieren von Naphthafraktionen mit weiter Verbreitung angewendet. Es wurde auch für die Dehydrierung leichter Paraffine beschrieben.
• Das bevorzugte Fließbettreaktorsystem verwendet einen kugelförmigen Katalysator. Der Katalysator umfaßt vorzugsweise ein Trägermaterial und eine darauf niedergeschlagene Metallkomponente. Derzeit sind Zeolithträger bevorzugt, und besonders bevorzugt ist Zeolith ZSM-5. Die bevorzugte Metallkomponente ist Gallium, wie in der US-A-4 180 689 beschrieben ist. Eine Dehydrocyclodimerisierungszone arbeitet vorzugsweise bei einer Temperatur von 493 bis 566 ºC (920 bis 1050 ºF) und einem Druck unter 793 kPa (100 psig). Wasserstoff erzeugende Reaktionen werden normalerweise durch niedrige Drücke begünstigt, und Drücke unter 586 kpa (70 psig) sind besonders bevorzugt.
• Der Reaktorausfluß, der aromatische Kohlenwasserstoffe, Wasserstoff, Methan, Ethan, Propan und Butan umfaßt, geht über Leitung 55 zu dem Wärmetauscher 301, worin er teilweise gekühlt wird. Der teilweise gekühlte Reaktorausfluß wird über Leitung 56 mit dem Desorptionsausfluß der ersten Zone, der von einer Leitung 74 befördert wird, vereinigt, dessen Quelle nachfolgend beschrieben wird, und geht über Leitung 57 zu einem Kondensor 304 und dann zu einer Schnellverdampfungskammer 305 über Leitung 58. Eine flüssige Phase wird über Leitung 59 abgezogen und geht zu einer Butanentfernungssäule 306. Das aromatische Kohlenwasserstoffe enthaltende Kohlenwasserstoffprodukt wird über Leitung 66 abgezogen. Das Kopfprodukt aus der Säule 306, welches Propan und Butan umfaßt, wird über Leitung 60 zurückgeführt, um mit dem Beschickungsstrom 51 vereinigt zu werden.
• Die Dampfphase aus der Schnellverdampfungskammer 305 wird über Leitung 61 abgezogen und geht zu einem Kompressor 307, wo sie auf über 1379 kPa (200 psia) komprimiert wird, und über Leitung 62 zu einem Wärmetauscher 308, wo sie teilweise durch indirekten Wärmetausch mit einem Adsorptionsausfluß der ersten Zone über Leitung 68, wie nachfolgend beschrieben, teilweise gekühlt wird. Der teilweise gekühlte Strom geht über Leitung 63 zu einem Kühler 309 und dann über Leitung 64 zu einer Schnellverdampfungskammer 310. Eine aromatische Kohlenwasserstoffe, Butan und Propan umfassende flüssige Phase wird über Leitung 65 zu der Butanentfernersäule 306 geführt. Die Dampfphase aus der Schnellverdampfungskammer 310 wird über Leitung 67 abgezogen und geht zu einem Adsorber 311, der einer Adsorption in der ersten Adsorptionszone unterzogen wird, welche in TSA-Weise arbeitet. Stattdessen kann beispielsweise die Dampfphase aus der Schnellverdampfungskammer 305, Leitung 61, mit dem Adsorber 311 vor dem Komprimieren überführt werden. Die Adsorptionsstufe im Adsorberbett 311 wird fortgesetzt bis ein wesentlicher Teil des Methans, Ethans oder Wasserstoffes aus dem Bett eluiert wurde, aber ein wesentlicher Teil an Propan und Butan in dem Bett zurückgehalten wird. An einem solchen Punkt wird die Adsorptionsstufe beendet und der Beschickungsstrom zu einem anderen Adsorber in der ersten Adsorptionszone geführt. Der Ausfluß aus der ersten Adsorptionszone geht über Leitung 68 zu einem Warmetauscher 308, wie oben beschrieben wurde, und danach uber Leitung 69 zu einer zweiten Adsorptionszone 312, die in PSA-Weise arbeitet. Ein Methan und Ethan umfassender Brenngasstrom wird über Leitung 70 abgezogen. Der Adsorptionsausflußstrom aus der zweiten Zone wird über Leitung 75 und ein Teil desselben über Leitung 71 als Produktwasserstoff abgezogen. Der restliche Teil geht durch einen Wärmetauscher 313 oder wird stattdessen über Leitung 72 vorbeigeführt und geht über Leitung 73 zu einem Adsorber 314 der ersten Adsorptionszone, welche Desorption unterzogen wird. Der Desorptionsausfluß aus dem Adsorber 314 über Leitung 74 wird mit Leitung 56, wie oben beschrieben, vereinigt. In einigen Fällen kann es, statt den Desorptionsausfluß, d. h. Leitung 74, zu dem Wärmetauscher 304 und der Schnellverdampfungskammer 305 zurückzuführen, erwünscht sein, die aromatischen Kohlenwasserstoffe getrennt zu gewinnen, um die Wasserstoffrückführung zu vermeiden. Solche Abwandlungen sollen innerhalb des Gedankens der vorliegenden Erfindung liegen.
• Für den Fachmann wird offensichtlich sein, daß das Verfahren der vorliegenden Erfindung auch in anderen Verfahren als oben beschrieben benutzt werden kann. Beispielsweise kann es in Verfahren zur Umwandlung von Synthesegas in flüssige Motortreibstoffe, wie in der US- A-4 579 834 beschrieben ist, erwünscht sein, leichte Kohlenwasserstoffe im C&sub1;-C&sub4;-Bereich von schweren Kohlenwasserstoffen im C&sub5;+-Bereich und von Wasserstoff zu trennen. Auch in Verfahren zur Umwandlung von Methan unter Erzeugung von Kohlenwasserstoffen und Wasserstoff, wie in der US-A-4 704 888 beschrieben ist, kann es erwünscht sein, die relativ leichten Kohlenwasserstoffe von den relativ schweren Kohlenwasserstoffen und Wasserstoff zu trennen. Außerdem gibt es eine Reihe anderer Kohlenwasserstoffumwandlungsverfahren, wie katalytisches Reformieren von Naphtha und die Dehydrierung von Paraffinen, wo das Verfahren der vorliegenden Erfindung innerhalb des Gedankens der folgenden Ansprüche benutzt werden kann.

Claims (8)

1. Integriertes Adsorptionsverfahren zur Abtrennung relativ leichter Kohlenwasserstoffe von einem Beschickungsstrom (1), der relativ leichte Kohlenwasserstoffe, Wasserstoff und relativ schwere Kohlenwasserstoffe enthält, bei dem man

a) den Beschickungsstrom (1) durch eine erste Adsorptionszone (104, 107) führt, die auf einer ausreichenden Temperatur und einem ausreichenden Druck gehaltenes festes Adsorbens enthält, um wenigstens einen Teil der schweren Kohlenwasserstoffe zu adsorbieren und einen ersten Wasserstoff und die relativ leichten Kohlenwasserstoffe umfassenden Ausflußstrom (6) zu erzeugen,

b) den ersten Ausflußstrom (6) durch eine zweite Adsorptionszone (105) führt, die auf einer ausreichenden Temperatur und einem ausreichenden Druck gehaltenes festes Adsorbens enhält, um wenigstens einen Teil der relativ leichten Kohlenwasserstoffe zu adsorbieren und einen Wasserstoff umfassenden zweiten Ausflußstrom (8) zu bilden,

c) wenigstens einen Teil des zweiten Ausflußstromes (8) auf eine ausreichende Temperatur erhitzt, um wenigstens einen Teil der relativ schweren Kohlenwasserstoffe von dem in der Stufe a) erzeugten angereicherten Adsorbens zu desorbieren, und den erhitzten Anteil zu der ersten Adsorptionszone (104, 107) und in Kontakt mit wenigstens einem Teil des darin erzeugten an relativ schweren Kohlenwasserstoffen angereicherten Adsorbens bei Desorptionsbedingungen, die wirksam sind, einen ersten Desorptionsausflußstrom (11) zu erzeugen, der die relativ schweren Kohlenwasserstoffe und Wasserstoff umfaßt, führt und

d) wenigstens einen Teil des in Stufe (b) gebildeten an relativ leichtem Kohlenwasserstoff angereicherten Adsorbens regeneriert, indem man den darin gehaltenen Druck zu einem ausreichenden Druck reduziert, um wenigstens einen Teil der leichten Kohlenwasserstoffe davon zu desorbieren und einen zweiten Desorptionsausfluß (12) zu bilden, der die leichten Kohlenwasserstoffe umfaßt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Temperatur der zweiten Adsorptionszone während der Stufe (b) höher als die Temperatur der ersten Adsorptionszone während der Stufe (a) ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, welches weiterhin ein Erhitzen (101) des ersten Adsorptionsausflußstromes (6) vor dem Hindurchführen durch die zweite Adsorptionszone umfaßt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei dem die relativ leichten Kohlenwasserstoffe Kohlenwasserstoffe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen je Molekül umfassen und die relativ schweren Kohlenwasserstoffe solche mit 6 oder mehr Kohlenstoffatomen je Molekül umfassen.

5. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei dem die relativ leichten Kohlenwasserstoffe Methan und Ethan sind und die relativ schweren Kohlenwasserstoffe Propan und Octan sind.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichet, daß der Beschickungsstrom zu der ersten Adsorptionszone durch Kühlen eines Ausflußstromes aus einem Kohlenwasserstoffumwandlungsverfahren mit einem Gehalt von Wasserstoff, relativ leichten C&sub1;-C&sub5;-Kohlenwasserstoffen und relativ schwerden C&sub6;&sbplus;-Kohlenwasserstoffen auf eine ausreichende Temperatur, um einen einen Teil der C&sub6;&sbplus;-Kohlenwasserstoffe umfassenden flüssigen Kondensatstrom zu kondensieren, erhalten wird, um einen Wasserstoff, eine C&sub1;-C&sub5;-Kohlenwasserstofffraktion und eine C&sub6;&sbplus;-Kohlenwasserstofffraktion umfassenden und diesen Beschickungsstrom bildenden Dampfkopfstrom zu bilden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem die C&sub1;-C&sub5;-Kohlenwasserstofffraktion primär Methan umfaßt und die C&sub6;+-Kohlenwasserstofffraktion primär Benzol umfaßt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem das Verhältnis von Wasserstoff zu relativ schwerem Kohlenwasserstoff in dem zu der ersten Adsorptionszone (104, 107) gehenden Strom 1 : 1 bis 10 : 1 ist.